BIM-Profil-Server

Werkzeug für die normbasierte Spezifikation von Informationsanforderungen in der BIM-basierten Projektabwicklung.

Zusammenfassung

Die BIM-basierte Arbeitsweise erfordert den Austausch vieler, sehr unterschiedlicher Informationen. Die erforderlichen Informationen sind abhängig von der jeweiligen Aufgabe und Rolle im Projekt resp. Betriebsprozess. Ein geregelter, klar definierter Informationsaustausch ist daher für die Projektabwicklung erfolgskritisch. In der heutigen Praxis fehlen jedoch einheitliche Grundlagen und Methoden, um den Informationsaustausch sauber zu beschreiben.

Der BIM-Profil-Server hilft den Fachleuten dabei, die Informationen, die sie benötigen oder liefern müssen, präzise und konsistent zu beschreiben. So lassen sich Missverständnisse vermeiden, die Datenqualität wird erhöht und die Anwendenden sparen Zeit und Geld.

Das Institut Digitales Bauen entwickelt zusammen mit der Standardisierungsorganisation CRB den BIM-Profil-Server und stellt damit ein Werkzeug zur Optimierung der Abwicklung von BIM-Projekten zur Verfügung. Der BIM-Profil-Server setzt dabei verschiedene internationale Standards der BIM-basierten Arbeitsweise, u.a. ISO 19650, IFC, IDS, in einem anwenderfreundlichen Werkzeug um.

Als Teil der Applikation BIM-Profil-Server wird auch ein Referenzkatalog aufgebaut, in welchem das Branchenwissen harmonisiert und standardisiert verfügbar gemacht wird.

Ausgangslage

Bei der Spezifikation von Anforderungen an den Informationsaustausch geht es darum, die so genannten W-Fragen zu beantworten: Wer liefert wem, wofür, wann, was und wie?
Die Fragen adressieren Aspekte aus zwei Ebenen: der Prozess- und der Informationsebene.

Auf der Prozessebene muss der Prozesskontext identifiziert und beschrieben werden. Dazu zählen die am Informationsaustausch beteiligten Rollen (Besteller und Lieferant einer Information, d.h. Datenbesteller und -bereitsteller), die Aktivitäten, welche Informationen benötigen oder bereitstellen, sowie der Zeitpunkt im Prozess, an welchem der Informationsaustausch stattfindet.

Auf der Informationsebene muss die eigentliche Information exakt beschrieben werden, welche konkret ausgetauscht wird. Dazu gehört neben der Definition von Formaten auch die exakte semantische und strukturelle Definition der Information.

Projektziele

Der BIM-Profil-Server als Werkzeug zur Unterstützung des Informationsmanagements hat folgende unmittelbaren Ziele:

Bereitstellung einer Plattform für die Spezifikation und Dokumentation von Informationsanforderungen für Projekte, Unternehmen und Fachgruppen (Software, Werkzeug).
Die Plattform muss auch die Möglichkeit bieten, erarbeitete Informationsanforderungen für Dritte zu publizieren, so dass sich branchenweite Best Practices und ein gemeinsames Verständnis entwickeln können.
Bereitstellung von Profilen (Informationsanforderungen), Prozessdefinitionen und Datenkatalogen für den unmittelbaren Einsatz im Projekt (Daten, Inhalte).

Der BIM-Profil-Server ist damit ein Werkzeug zur Unterstützung der Verständigung beim Austausch von Informationen. Auf dessen Basis wird die Zusammenarbeit vereinfacht und verbessert, indem er einerseits eine klare und präzise Kommunikation von Informationsanforderungen und andererseits eine Vereinheitlichung und Harmonisierung von Abläufen unterstützt.

Der Profil-Server unterstützt mit seinen Funktionen die Fachpersonen (insbesondere BIM-Manager, BIM-Koordinator, Konstrukteure) für ein besseres Verständnis der Informationsanforderungen allgemein und des konzeptionellen Datenmodells IFC im Speziellen. Er trägt somit zu einer besseren Verständigung der am Datenaustausch beteiligten Parteien bei. Die Unterstützung wird erreicht, indem der Profil-Server die Datenaustauschprofile in einer anwendergerechten Form darstellen und bearbeiten lässt.

Umsetzung

Das Forschungsprojekt umfasst in der Grundlagenphase die Analyse der aktuellen Normierungs- und Standardisierungsaktivitäten sowie des aktuellen Stands der Technik und Praxis in der Planungs- und Baupraxis. Darauf basierend wird ein Konzept für eine strukturierte, applikationsgestützte Spezifikation von Informationsanforderungen entwickelt und in einer Webapplikation als Prototyp realisiert und getestet.

Als erster Schritt in der Anforderungsdefinition des Informationsaustauschs muss der Prozesskontext definiert und beschrieben werden. Der BIM-Profil-Server bietet dazu Strukturen an, mit welchen der Prozess und seine Akteure systematisch und strukturiert beschrieben werden können. Es wird dabei unterschieden zwischen

Phasen
Meilensteinen und Zielen
Prozessen
Aktivitäten
Rollen

Die Implementierung basiert auf verschiedenen internationalen Normen des BIM-Informationsmanagements, u.a. ISO 19650, Level of Information Need (LOIN) (SN EN 17412-1 / ISO 7817) und Information Delivery Manual (IDM). Sie setzt deren Konzepte in den Datenstrukturen um und bietet eine einfach zu bedienende grafische Benutzerschnittstelle.

Im zweiten Schritt erfolgt die eigentliche Spezifikation der auszutauschenden Informationen für eine einzelne Aktivität innerhalb des zuvor definierten Prozessmodells. Diese aktivitäts- und rollenbasierte Anforderungsspezifikation wird als Profil bezeichnet und kann Synonym zu Exchange (Information) Requirements (ER oder EIR) betrachtet werden.
Die einfache Gestaltung der Eingabemasken ermöglicht die Definition von Informationsanforderungen durch Baufachpersonen ohne vertiefte datentechnische Kenntnisse.

Als zentrale Grundlage der Informationsspezifikation dient ein Datenkatalog, in welchem alle für ein Projekt definierten Informationen sauber strukturiert dargestellt werden. Der Datenkatalog zeigt den Benutzenden eine vertraute Gliederung und Benennung der Fachobjekte.
Als Grundlage für alle Projekte steht ein bereits harmonisierter, abgestimmter Referenzdatenkatalog zur Verfügung. Dieser kann genutzt und bei Bedarf projekt- oder firmenspezifisch angepasst werden.

Im Hintergrund des Datenkatalogs existiert eine systematische Abbildung (Mapping) auf die Datenstruktur von IFC (Industry Foundation Classes), welche jedoch für die Benutzenden verborgen bleiben kann (d.h. es sind keine Kenntnisse von IFC notwendig).
Benutzende mit Kenntnissen zu IFC können den Datenkatalog projektspezifisch anpassen und erweitern. Dabei werden sie geleitet, die jeweils passendsten Konzepte von IFC zu nutzen, so dass die idealen Austauschstrukturen zur Gewährleistung einer optimalen Datenqualität eingesetzt werden.

Screenshot Merkmaldialog.png

Die Prozessdefinitionen, der Datenkatalog und die Profile dienen als Basis für ein gemeinsames Projektverständnis und als Grundlage für das Projekt- und Informationsmanagement. Der Zugang dazu kann natürlich nicht nur über die Webapplikation erfolgen, sondern diese Informationen müssen auch in anderer Form für Menschen und auch für Maschinen verfügbar gemacht werden.

Entsprechend bietet der BIM-Profil-Server Ausgabemöglichkeiten einerseits für die Nutzung durch den Menschen in Form von PDF und Excel-Exporten (Bereitstellung von systematisch strukturierten Grundlageninformationen als Wissensbasis im Projekt/Unternehmen).

Andererseits existiert aber auch eine Exportmöglichkeit im Format IDS (Information Delivery Specification). Dabei handelt es sich um einen neuen Standard von buildingSmart International, bei dessen Erarbeitung auch das Projektteam des BIM-Profil-Servers aktiv beteiligt ist. Die Ausgabe der Profile im Format IDS ermöglicht die automatisierte Verarbeitung dieser Informationen in anderen Applikationen, wodurch ein grosser Nutzen für die gesamte Projektabwicklung erzielt werden kann. Die automatisierte Weitergabe und Nutzung der Informationsanforderungen ist ein zentraler Aspekt für die Gewährleistung einer guten Datenqualität. Der primäre Fokus von IDS ist die automatische Konfiguration von Prüfsoftware (Model-Checker). Die im BIM-Profil-Server formulierten Anforderungen an die Informationen lassen sich mittels IDS automatisch in Prüfregeln von Checker-Software umsetzen, so dass sich jede Abgabe von BIM-Modellen (IFC-Modelle) ohne Zusatzaufwand maschinell validieren lässt.

Eckdaten des Projekts

Projektlaufzeit:	2019 - 2023
Finanzierung:	CRB
Projektleitung:	Prof. Lukas Schildknecht
Projektmitarbeitende:	IDIBAU: Dominik Fringeli, Thomas Gafner, Daiva Marcinkeviciute, Manfred Huber, Marc Pancera HT - IIT: Madlaina Kalunder, Alexandre Thomas, Mia Braunwalder, Alain Zanchetta Dritte: Fredy Spring